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中期自查表
二級學(xué)院名稱： 檢查日期： 2018 年 04月 08 日
學(xué)生姓名
專業(yè)班級
機械設(shè)計及其自動化
指導(dǎo)教
師姓名
課題名稱
金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)設(shè)計
教師指導(dǎo)時間
每周指導(dǎo)
時間（小時）
指導(dǎo)教師每周指導(dǎo)次數(shù)
指導(dǎo)地點
任務(wù)完成情況
開題報告
已完成（30%）； 進(jìn)行中（30%）
文獻(xiàn)綜述
已完成（40%）； 進(jìn)行中（20%）
畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度
已完成工作量： 30 %
完成的具體內(nèi)容：
1， 查找相關(guān)資料，分析相關(guān)結(jié)構(gòu)
2， 設(shè)計了電機帶動同步輪實現(xiàn)了鏈條回流線
3， 設(shè)計了收料裝置盒零件，漏斗放料裝置
尚需完成的任務(wù)
1， 還需更多的查閱資料，了解清洗機結(jié)構(gòu)原理
2， 熟悉三維軟件的使用
3， 繪制裝配圖，零件圖，工藝分析
存在主要問題及解決措施
存在的主要問題：
1， 對論文涉及到的部分知識點還不能完全理解
2， 對相關(guān)專業(yè)知識了解不夠全面，設(shè)計經(jīng)驗不足，很多零部件的設(shè)計時不能選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)需要反復(fù)驗證，從而花費大量時間
解決措施：
1， 向?qū)熛嚓P(guān)老師咨詢，并查閱相關(guān)資料。理清自己設(shè)計思路
2， 熟練掌握三維軟件的使用方法，同時復(fù)習(xí)和鞏固相關(guān)的專業(yè)課知識
指導(dǎo)教師
意見
指導(dǎo)教師簽名 年 月 日
2
任務(wù)書
題目 金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)設(shè)計
專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)號 姓名
1.主要內(nèi)容
燒烤因其味美、價廉成為人們廣泛喜愛的美食之一。但是在享受美味之后，金屬簽的洗漱一直令人頭疼。手洗費時費力，但現(xiàn)階段市面上未見一種有效洗漱金屬簽的機器。因此，金屬簽洗漱機的設(shè)計不僅擁有廣泛的前景，更有很好的市場效益。根據(jù)要求對相關(guān)重要部件進(jìn)行設(shè)計，利用三維軟件進(jìn)行三維實體造型設(shè)計。
2.基本要求
（1）掌握一種三維繪圖軟件，如Solidworks、Pro-E等。
（2）對金屬簽洗漱機進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。
（3）運用三維繪圖軟件建立三維模型。
（4）繪制總體裝配圖、零件圖和工藝說明書，總量不少于折合圖幅為A0號圖紙3張。
（5）查閱文獻(xiàn)資料不少于15篇，其中外文資料不少于5篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；外文翻譯不少于3000字。
（6）完成畢業(yè)設(shè)計說明書，要求連貫通順，不少于2萬字。
3.時間安排
（1）第1周：查閱國內(nèi)外與課題相關(guān)的文獻(xiàn)， 提出設(shè)計方案，確定研究步驟，完成開題報告、文獻(xiàn)綜述綱要等。
（2）第2～10周：課題研究。
（3）第11周：整理相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)、撰寫設(shè)計說明書。完成設(shè)計并提交指導(dǎo)教師。
（4）第12周：教師評閱畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文，學(xué)生修改論文。
（5）第13周：院（系）級論文答辯。
（6）第14周：學(xué)校論文答辯，全部資料的整理、完善。
（7）第15周：存檔。
4.主要參考資料
[1] 范紅意,楊軍.一種新型的多功能清洗機設(shè)計[J].清洗世界,2017,33(01):44-49.
[2] 冷琦. 家用清洗機的設(shè)計及其優(yōu)化研究[D].蘇州大學(xué),2014.
[3] 左云廣. 超聲波清洗機的設(shè)計與實現(xiàn)[D].河北大學(xué),2014.
[4] 史斐娜. 超聲波干式清洗機機械系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].中北大學(xué),2015.
[5] 宋貴科,林曉煥,麻煥成等.新型節(jié)能清洗機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2016,35(11):133-135+144.
完 成 期 限：
指導(dǎo)教師簽名：
專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名：
填 表 日 期：
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
開題報告
題 目 金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)設(shè)計
姓 名
專 業(yè)
學(xué) 號
指導(dǎo)教師
二○一七年二月
開題報告
課題名稱
金屬簽洗漱結(jié)構(gòu)設(shè)計
課題來源
教師擬定
課題類型
AX
指導(dǎo)老師
學(xué)生姓名
學(xué) 號
專 業(yè)
一.本課題的研究背景：
燒烤可能是人類最原始的烹調(diào)方式。是以燃料加熱和干燥空氣，并把食物放置于熱干空氣中一個比較接近熱源的位置來加熱食物。如今燒烤方式也逐漸多樣化，發(fā)展出各式燒烤爐、燒烤架、燒烤醬等。燒烤簽也在不斷的發(fā)展燒烤是在火上將食物（多為肉類）烹調(diào)至可食用，因此中國亦有稱此為烤肉。燒烤本身也成為一種多人聚會休閑娛樂方式或者是生意，燒烤當(dāng)然離不開燒烤簽，隨著時代的發(fā)展，燒烤簽也在不斷的發(fā)展，有木質(zhì)燒烤簽到金屬燒烤簽出現(xiàn)。木質(zhì)燒烤簽無法跟隨時代節(jié)儉的要求，木質(zhì)金屬簽燒烤只能使用一次，無法使用第二次，而且無法保證它的衛(wèi)生安全問題，而且木質(zhì)的燒烤簽一旦沾上東西很難清洗干凈，造成很大的浪費，而且很容易產(chǎn)生細(xì)菌，而金屬簽的出現(xiàn)既節(jié)約了成本，有可以循環(huán)使用，可以使用很久，金屬簽的洗漱一直令人頭疼。手洗費時費力，但現(xiàn)階段市面上未見一種有效洗漱金屬簽的機器。
二.設(shè)計目的：
隨著時代的發(fā)展的要求，金屬簽的出現(xiàn)是必然的產(chǎn)物，金屬簽好處在于傳熱效果好。拿肉串來說，里外一起加熱熟的就快；熟的快營養(yǎng)成分水分流失的就少；成熟的快就能在同等時間內(nèi)比竹簽多烤一些；成熟的快就意味著同樣的碳可以烤出更多的東西。用金屬簽烤出來的食物無論口感，和味道絕對和竹簽不一樣。所以說不管是自己家燒烤，還是飯店大排檔都應(yīng)該盡量用金屬簽作為肉類的簽子。而且金屬簽用完之后洗干凈還可以循環(huán)利用，很環(huán)保，而金屬簽的洗刷就成為了一個問題，因為金屬簽比較薄，而且比較鋒利，很容易傷到人，還不容易洗刷干凈，這時金屬簽洗漱機就是很重要的代替員了，代替人類洗漱金屬簽，既方便可以快速洗漱，還不易傷到人，因此，金屬簽洗漱機的設(shè)計不僅擁有廣泛的前景，更有很好的市場效益。
三.基本要求：
（1）掌握一種三維繪圖軟件，如Solid works、Pro-E、CAD等。
（2）對金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)模具設(shè)計。
（3）運用三維繪圖軟件建立三維模型。
（4）繪制總體裝配圖、零件圖和工藝說明書，總量不少于折合圖幅為A0號圖紙3張。
（5）查閱文獻(xiàn)資料不少于20篇，其中外文資料不少于5篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；外文翻譯不少于3000字。
（6）完成畢業(yè)設(shè)計說明書，要求連貫通順，不少于2萬字。
四.設(shè)計思路：
1.首先金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)的造型設(shè)計及成型工藝的分析，并繪制草圖，確定總布局。
2.確定模具設(shè)計方案并進(jìn)行模具設(shè)計
3.分析模具的加工方法及工藝
4.繪制裝配圖，零件圖，并建立三維模型。
5.編寫設(shè)計說明書。
五.設(shè)計的預(yù)期成果：
設(shè)計說明書1份，不少于2萬字；裝配圖，主要零件圖（折合3張A0圖紙），三維模型。查閱科技文獻(xiàn)20篇以上，其中外文資料不少于5篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；外文翻譯不少于3000字。
六.時間安排：
（1）第1周：查閱國內(nèi)外與課題相關(guān)的文獻(xiàn)， 提出設(shè)計方案，確定研究步驟，完成開題報告、文獻(xiàn)綜述、綱要、外文翻譯等。
（2）第2～10周：課題研究。
（3）第11周：整理相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)、撰寫設(shè)計說明書。完成設(shè)計并提交指導(dǎo)教師。
（4）第12周：教師評閱畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文，學(xué)生修改論文。
（5）第13周：院（系）級論文答辯。
（6）第14周：學(xué)校論文答辯，全部資料的整理、完善。
(7) 第15周：存檔。
七.主要參考資料
[1] 范紅意,楊軍.一種新型的多功能清洗機設(shè)計[J].清洗世界,2017,33(01):44-49.
[2] 冷琦. 家用清洗機的設(shè)計及其優(yōu)化研究[D].蘇州大學(xué),2014.
[3] 左云廣. 超聲波清洗機的設(shè)計與實現(xiàn)[D].河北大學(xué),2014.
[4] 史斐娜. 超聲波干式清洗機機械系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].中北大學(xué),2015.
[5] 宋貴科,林曉煥,麻煥成等.新型節(jié)能清洗機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2016,35(11):133-135+144.
八.條件因素
CAD/CAM軟件、Solidworks、Pro-E軟件，UG軟件，模具設(shè)計手冊，金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)模具設(shè)計制作與分析，數(shù)控加工技術(shù)及其應(yīng)用，老師的幫助，網(wǎng)絡(luò)資料，以及參觀實驗室實物等。
指導(dǎo)教師簽名： 日期：
注：課題來源要填寫明確（如教師擬定、學(xué)生建議、某企事業(yè)單位項目等）
課題類型：（1）A—工程設(shè)計；B—技術(shù)開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；E—調(diào)研報告
（2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題；
要求（1）、（2）均要填，如AY，BY等。
金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)設(shè)計
本科畢業(yè)設(shè)計(論文)
金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)設(shè)計
學(xué)生姓名
學(xué) 號
院 系
專 業(yè)
指導(dǎo)教師
完成日期
學(xué)院
二○一八年六月
金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘要
隨著科技水平的進(jìn)步與發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的機械設(shè)計的方法，為設(shè)備的研發(fā)以及制造奠定了堅實的基礎(chǔ)。為了能夠開發(fā)更先進(jìn)的金屬簽洗漱機，對金屬簽洗漱機的選型設(shè)計有著重要的研究意義。當(dāng)今的時代，金屬簽洗漱機對于人們來說是生活中重要的所需物品，因此它們也促進(jìn)了金屬簽洗漱機機械的發(fā)展。當(dāng)前我國的金屬簽洗漱機機械行業(yè)的內(nèi)在潛在價值還有待強有力的挖掘，金屬簽洗漱機機械的進(jìn)一步研究將會給個人乃至集體和社會帶來重要的積極意義，在研究的同時還可以讓學(xué)生的綜合能力得到開發(fā)與鍛煉，最為重要的是總體設(shè)計就體現(xiàn)了這一點。第一，我們要讓現(xiàn)在畢業(yè)的學(xué)生打好專業(yè)知識的基礎(chǔ)并從而提升所學(xué)的知識，從而在以后工作中能夠游刃有余。第二，可以讓他們在課題中能夠用發(fā)展性的眼光看待問題，充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，攻破現(xiàn)實難題。對于金屬簽洗漱機設(shè)計這一課題，它的涵知識面較廣，具有極強的綜合性，學(xué)生則必須要憑借過硬的專業(yè)能力和海量的知識，加上要有一定的在計算機上繪制圖表的能力。因此，學(xué)生可以積極主動的思考和鉆研這個設(shè)計課題，這樣學(xué)生便可以在問題的分析解決上得到能力的提升，從而也能夠積累對未來有幫助的工作經(jīng)驗。
這篇論文會對國內(nèi)金屬簽洗漱機的歷來的情況進(jìn)行一個簡要的概述，而且加上了金屬簽洗漱機工作的理念簡述，綜述國內(nèi)外金屬簽洗漱機的現(xiàn)在的發(fā)展情況后，也綜合了它的裝置構(gòu)造是如何設(shè)計概念。論文中，做好了金屬簽洗漱機構(gòu)造與設(shè)計的方案，對該裝置的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，校對其強度，分析其運動，金屬簽洗漱機的每個機械構(gòu)造和尺寸分別得到確定和定位。
關(guān)鍵詞：超聲波；金屬簽洗漱機；同步帶
Metal swingers
Abstract
With the progress and development of science and technology, many new methods of mechanical design have emerged, which have laid a solid foundation for the research and development of equipment. In order to be able to develop more advanced metal swingers, it is of great significance to study the selection design of metal swingers. In today's world, metal swingers are an important part of life for people, so they also promote the development of metal sign washing machines. Metal sign a washing machine of the current our country mechanical industry inner potential value remains to be a strong mining, metal sign for the further study of the mechanical washing machine will bring to individual and collective and social important positive significance in the study at the same time also can let the students' comprehensive ability development and exercise, the most important is the overall design reflects this. First, we need to make the students who are now graduates learn the basics of professional knowledge so as to improve the knowledge they have learned so as to be able to work well in the future. Second, we can make them look at the problem with a developmental perspective in the subject and make full use of the innovation ability to overcome the real problems. For metal sign washing machine design the topic, it contain the aspect of knowledge broad, with a strong comprehensive, students have to rely on excellent professional ability and vast amounts of knowledge, and to have the certain ability to draw diagrams on a computer. As a result, the students can actively thinking and working on the design task, so that students can get on problem solving ability of ascension, and can also accumulate helpful experience for the future.
This paper on the domestic situation of metal sign of the washing machine has a brief overview, and combined with the concept of metal sign the washing machine work, an overview of the development of the metal sign a washing machine at home and abroad now, also a combination of its device structure is how to design concept. Paper, ready for the metal sign wash gargle institution building and design scheme, fixing the reference data of the device, check its strength, analysis of the movement, the metal sign for each mechanical structure and size of the washing machine are established and positioning.
Key words: ultrasonic; Metal swingers; Synchronous belt.
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 選課的依據(jù)及課題的意義： 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3 研究背景 3
1.4 研究內(nèi)容 3
1.5 論文章節(jié)安排 3
第2章 金屬簽洗漱機的設(shè)計方案 4
2.1 金屬簽洗漱機的系統(tǒng)工作原理及組成 4
2.2 金屬簽洗漱機的驅(qū)動方案設(shè)計 5
2.3 金屬簽傳動裝置設(shè)計方案 6
2.4 金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備機架設(shè)計方案 7
2.5金屬簽清洗消毒烘干設(shè)計方案 8
第3章 金屬簽洗漱機傳輸動力機構(gòu)設(shè)計計算 7
3.1電機的選型與計算 9
3.2傳送帶的設(shè)計計算 10
3.3帶預(yù)緊力的設(shè)計計算 13
3.4主軸的設(shè)計 14
3.5軸承的校核 21
第4章 金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備的主要傳動零部件設(shè)計計算 19
4.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
4.2 軸的強度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速的校核 23
4.3 軸的設(shè)計原理 24
4.4 傳動軸的強度校核 25
4.5 滾動軸承的選擇及計算 28
結(jié)論 .31
參考文獻(xiàn) 32
致謝 34
IV
第1章 緒論
1.1選課的依據(jù)及課題的意義：
隨著時代的發(fā)展的要求，金屬簽的出現(xiàn)是必然的產(chǎn)物，金屬簽好處在于傳熱效果好。拿肉串來說，里外一起加熱熟的就快；熟的快營養(yǎng)成分水分流失的就少；成熟的快就能在同等時間內(nèi)比竹簽多烤一些；成熟的快就意味著同樣的碳可以烤出更多的東西。用金屬簽烤出來的食物無論口感，和味道絕對和竹簽不一樣。所以說不管是自己家燒烤，還是飯店大排檔都應(yīng)該盡量用金屬簽作為肉類的簽子。而且金屬簽用完之后洗干凈還可以循環(huán)利用，很環(huán)保，而金屬簽的洗刷就成為了一個問題，因為金屬簽比較薄，而且比較鋒利，很容易傷到人，還不容易洗刷干凈，這時金屬簽洗漱機就是很重要的代替員了，代替人類洗漱金屬簽，既方便可以快速洗漱，還不易傷到人，因此，金屬簽洗漱機的設(shè)計不僅擁有廣泛的前景，更有很好的市場效益。
最近幾年來，中國的金屬簽洗漱機已經(jīng)取得了很大的成績，但與國外產(chǎn)品相比之下仍存在多年的技術(shù)差距。本課題對金屬簽洗漱機進(jìn)行研究設(shè)計，目的在于使我們更深層次的了解金屬簽洗漱機運作過程及設(shè)計的原理，從而能夠?qū)ζ浼右愿倪M(jìn)完善，并且考核我們4年來所學(xué)的機械知識。伴隨著科技的進(jìn)步，涌現(xiàn)出很多新的機械設(shè)計方法，為設(shè)備的研發(fā)制造奠定了堅實的基礎(chǔ)，為了能夠研發(fā)出更為先進(jìn)的金屬簽洗漱機，對金屬簽洗漱機的選型設(shè)計有著重要的研究意義。
在我們的國家，金屬簽洗漱機技術(shù)的研究和應(yīng)用起步雖然晚于西方歐美等發(fā)達(dá)國 家，但近年來的發(fā)展得非常迅速。一部分大型餐飲公司已經(jīng)逐步引入金屬簽洗漱機技術(shù)應(yīng)用到制造方面，以此來代替人工勞動力。 這次畢業(yè)設(shè)計是金屬簽洗漱機的設(shè)計。本次設(shè)計主要是將他們學(xué)到的知識與輔助材質(zhì)結(jié)合起來運用到設(shè)計中，大大的鞏固以及深化了所學(xué)知識，掌握機械系統(tǒng)設(shè)計計算的一般過程和方法，確定正確合理的執(zhí)行機制，使用標(biāo)準(zhǔn)機械元件，熟練使用機械基本回路構(gòu)成滿足基本性能要求的 機械系統(tǒng)管理。設(shè)計過程中最重要的是繪圖。這不僅可以清楚地顯示設(shè)計的內(nèi)容，而且還能干體現(xiàn)知識是否被充分理解掌握。
還是需要大力發(fā)展機械行業(yè)才能夠使得我國的生產(chǎn)力得到提高，我國的綜合國力也與此行業(yè)的發(fā)展有著重大的關(guān)系。在這個日新月異的社會當(dāng)中，研究發(fā)展才是進(jìn)步的墊腳石。
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我們國家的發(fā)展與進(jìn)步的歷史基本上和西方發(fā)達(dá)國家一致，但是我們國家是屢敗屢戰(zhàn)中摸吧滾打起來的，所以我們自己也要銘記這一段歷史。也為我國未來的輝煌成績奠定了最為重要的基礎(chǔ)。
進(jìn)入21世紀(jì)，人們生活已經(jīng)從溫飽階段進(jìn)入到舒適時代，對于清洗產(chǎn)品越來越多的需求，加速了新產(chǎn)品研發(fā)步伐；同時，制造業(yè)的高速發(fā)展，也促進(jìn)了清洗設(shè)備、清洗劑等企業(yè)的快速進(jìn)步。民用、工業(yè)兩大清洗領(lǐng)域巨大的市場需求，造就了中國清洗行業(yè)嶄新的未來。
中國清洗行業(yè)的現(xiàn)狀我國到處都在建設(shè)新的工廠和生產(chǎn)線．正在逐步成為“世界加工廠”，巨大的市場需求，為工業(yè)清洗設(shè)備制造商和專業(yè)清洗劑生產(chǎn)供應(yīng)商提供了快速發(fā)展的良機。目前，各種清洗設(shè)備生產(chǎn)制造經(jīng)營企業(yè)已達(dá)1000多家，其中，超聲波清洗機生產(chǎn)企業(yè)已從20世紀(jì)90年代初的幾家發(fā)展到現(xiàn)在的200多家，從而形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)．同時，許多的科研機構(gòu)及大學(xué)院所也投入到這方面的研究，第三屆全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯競賽設(shè)計了一款新型金屬簽清洗消毒烘干排序整理機，本機集清洗模塊，消毒模塊，烘干模塊，排序模塊，整理模塊等多功能模塊一體化的自動化產(chǎn)品。經(jīng)過浸泡的金屬簽?zāi)茉诒緳C中自動化實現(xiàn)清洗，消毒， 排序，整理等多道工序。如下圖所示。
圖1-1 金屬簽洗漱機
國外研究現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計，全世界約有 8000 家左右的清潔機供應(yīng)商，僅 IP、3M 等清潔用品生產(chǎn)商每年的營業(yè)額達(dá)數(shù)百億美元。其中歐美、日本等發(fā)達(dá)國家占了2/3的比率。其年產(chǎn)值超過500億美元。在這些國家，制定了清潔行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來確保清潔行業(yè)的健康發(fā)展，并作為公共衛(wèi)生的一部分。但在這 8000 家左右的國際清潔用品供應(yīng)商中，僅僅只有5%的廠家進(jìn)入了中國市場。 2004年5月，世界最大的清潔展覽會 ISSA/INTERCLEAN 在荷蘭舉行，展會吸引了來自世界上的大約3000家清潔用品供應(yīng)商的參與。而中國僅五家
1.3研究背景
本產(chǎn)品是根據(jù)市場需求設(shè)計的金屬簽清洗機，本機是集清洗，消毒，烘干等多功能模塊為一體的自動化產(chǎn)品。經(jīng)過浸泡的金屬簽?zāi)茉诒緳C中自動實現(xiàn)清洗，消毒，烘干等所有金屬簽清洗工序，不僅避免了人工操作帶來的二次污染，而且節(jié)省了勞動力，整機的工作效率為20分鐘清洗600根金屬簽，每秒為 1 根金屬簽，完全符合大型就餐場所金屬簽的提供周期，其中的金屬簽大小頭排序整理技術(shù)，更是填補了目前該領(lǐng)域的空白，而且其正確率為百分之百。適合金屬簽生產(chǎn)廠家和專業(yè)的金屬簽清洗公司。 在上述產(chǎn)品背景下，可以創(chuàng)立公司生產(chǎn)產(chǎn)品，從滿足消費者需求出發(fā)，一方面向有條件購買的餐飲單位提供金屬簽清洗機；另一方面提供餐具清洗服務(wù)，為尚無條件購買該設(shè)備的就餐場所提供金屬簽清洗消毒烘干排序整理等服務(wù)，提高金屬簽的重復(fù)利用率，從而減少對一次性餐具的使用，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)國家寶貴的森林資源，改善生態(tài)環(huán)境的目的，以此達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境三大效益的有機結(jié)合。
1.4 研究內(nèi)容
本產(chǎn)品是根據(jù)市場需求設(shè)計的金屬簽清洗機，本機是集清洗，消毒，烘干，排序，整理等多功能模塊為一體的自動化產(chǎn)品。
金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備的研究內(nèi)容主要包括：清洗模塊設(shè)計、烘干消毒模塊設(shè)計、傳動模塊設(shè)計、排序模塊設(shè)計。
1.5論文章節(jié)安排
第一章闡述了金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備設(shè)備的研究背景、研究內(nèi)容和研究目標(biāo)。
第二章分析了現(xiàn)有的金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備設(shè)備的結(jié)構(gòu)，并從提高生產(chǎn)效率及減少成本損耗要求考慮，提出了該設(shè)備的設(shè)計方案。
第三章主要針對電機的選擇進(jìn)行設(shè)計計算、同步帶傳動設(shè)計、主軸的設(shè)計。
第四章重點進(jìn)行了該金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備的傳動零部件設(shè)計計算及分析。 第2章 金屬簽洗漱機的創(chuàng)新設(shè)計方案
2.1 金屬簽洗漱機的系統(tǒng)的工作原理以及組成
本金屬簽洗漱機的系統(tǒng)組成如圖2-1所展示。
圖2-1金屬簽洗漱機結(jié)構(gòu)簡圖
金屬簽洗漱機的工作原理：將金屬簽倒入2集料桶內(nèi)，通過電機帶動3同步輪轉(zhuǎn)動，同步輪帶動同步帶，同步帶將金屬簽逐個排開，流入排料盒3中。排料盒3通過重力落至超聲波清洗5中，去除金屬簽中的油污，清洗完成，氣缸上抬，自動流轉(zhuǎn)至6，員工收料處。
金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備具有輸送金屬簽，整齊排列金屬簽的功能，并通過氣清洗刷子對金屬簽進(jìn)行清洗，去污漬，傳送鏈的上方裝有噴水裝置，可以進(jìn)行清水噴洗，清洗過的金屬簽再經(jīng)過輸送裝置，進(jìn)行排序整理裝置分料排序，最后進(jìn)行金屬簽的整齊收納，紅外燈管裝在收納盒的上方，進(jìn)行殺菌消毒，同時進(jìn)行烘干，清洗殺菌消毒，。金屬簽的擺放分為兩種方式，金屬簽頭部整齊擺放一致及金屬簽尾部整齊擺放。所以出料需將這兩種方式同時考慮到，設(shè)置兩個收納盒進(jìn)行收納。下面將具體就各個部分的功能設(shè)計方案進(jìn)行簡要地介紹。
2.2金屬簽洗漱機的驅(qū)動方案設(shè)計
電機動力是當(dāng)前的金屬簽洗漱機的主要使用動力，但是電機動力也有一下的幾個缺點:
(1) 液壓傳輸動力不是特別的節(jié)能，會在工作的過程當(dāng)中消耗很多的能量，并且在液壓傳輸動力的過程當(dāng)中比較容易泄露，從而會使得工作的場地得到污染，因此不能夠?qū)⑦@種傳輸動力系統(tǒng)大范圍的使用，它還會引起火災(zāi)，造成不必要的麻煩。
(2) 在運行工作的時候會收到溫度的影響。在內(nèi)部油體的溫度產(chǎn)生改變的時候，內(nèi)部液體的濃度是會跟著變化的，這樣就有可能會造成運動上的性質(zhì)的變化。
(3) 如果液壓的脈動跟液體內(nèi)部進(jìn)入到空氣里的話，是會產(chǎn)生很大的噪聲。
(4) 假如想讓他減少泄露的話，就對液壓的零部件的產(chǎn)品質(zhì)量有很嚴(yán)格的要求，所以它的價格是比較高的，這也就意味著我們需要更加高超的水平對他進(jìn)行維護(hù)。
氣動動力傳輸?shù)奶攸c一下列出:
(1) 它內(nèi)部的物質(zhì)是很容易的進(jìn)行有效的提取跟處理的。氣壓動力的傳輸在其工作的壓力是非常低的，而且機器在進(jìn)行內(nèi)部工作的時候他的內(nèi)部的介質(zhì)相對是比較容易提取的，經(jīng)過處理后再排入大氣層，這樣進(jìn)行操作的話是很方便的，在正常的情況下我們是不需要要求安裝回收的管道，他產(chǎn)生的雜物也相對的容易清潔一點，這樣就可以保證管道不會被輕易的堵塞了。
(2) 其泄露比較小，并且通暢性也比較好，在傳輸壓縮空氣的時候非常的通常，也就是說它的阻力比較小，空氣比較容易集中起來從而能夠達(dá)到輸送遠(yuǎn)距離的目的。因為泄露問題不是非常的嚴(yán)重，這樣的話就不會很大程度的影響環(huán)境。
(3) 運動的速度是非常快的，相對來說他的反應(yīng)也是非常靈活跟敏捷的。一般的氣動系統(tǒng)正常情況下需要0.02秒到0.3秒之間就能夠達(dá)到所需要的壓力以及速率。氣動的體系也需要過載保護(hù)，才能夠方便實現(xiàn)自動操控。
(4) 能源能夠儲存。壓縮的空氣能夠儲存在儲氣罐當(dāng)中，所以在斷電的突發(fā)情況當(dāng)中，機器的運行過程不會突然間中斷。
(5) 比較能夠適應(yīng)周圍的一切環(huán)境。不論處在的環(huán)境是在易燃的或者易爆的還是多塵埃的這些環(huán)境里，又或者說是在強磁場以及強輻射等的這些惡劣的環(huán)境里，氣壓的傳輸動力操控體系都比機械以及電器液壓的體系優(yōu)越，并且還不會因為溫度的改變而影響到傳輸動力的操控性能。
通過上述的綜合比較而言，金屬簽洗漱機應(yīng)該使用電動機驅(qū)動以及氣壓傳輸動力。我們由上述的綜合考慮以及進(jìn)行的對比，得出壓旋的內(nèi)部機構(gòu)采用的是機電驅(qū)動的方式和氣動驅(qū)動的方式相比是更加的擁有非常明顯的優(yōu)勢。
2.3金屬簽傳動裝置設(shè)計方案
金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備主要包括同步帶傳動裝置，同步帶輸送裝置，鏈傳動裝置等。其皮帶的優(yōu)點：適用于兩軸中心距較大的傳動場合。工作時傳動平穩(wěn)無噪聲,能緩沖、吸振。工作中如遇到過載，帶將會在帶輪上打滑,可防止薄弱零部件損壞,起到安全保護(hù)作用。不能保證精確的傳動比.帶輪材料一般是鑄鐵等。造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、吸震、易維護(hù)等特點。皮帶的缺點：滑動損失，皮帶在工作時，由于帶輪兩邊的拉力差以及相應(yīng)的變形經(jīng)差形成彈性滑動，導(dǎo)致帶輪與從動輪的速度損失。彈性滑動與載荷、速度、帶輪直徑和皮帶的結(jié)構(gòu)有關(guān)，彈性滑動率通常在1%-2%之間。有的皮帶傳動還有幾何滑動。
采用同步帶傳動，考慮到其優(yōu)點：它兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點；能實現(xiàn)較遠(yuǎn)中心距的傳動，傳動比準(zhǔn)確，工作時無滑動；傳動效率高，可達(dá)98%，傳動平穩(wěn)，能吸收振動，噪聲??；使用范圍廣，傳動比可達(dá)10；
鏈傳動特點：由于鏈傳動屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動，所以可獲得準(zhǔn)確的平均傳動比；與帶傳動相比，鏈傳動預(yù)緊力小，所以鏈傳動軸壓力小，而傳遞的功率較大，效率較高，鏈傳動還可以在高溫、低速、油污等情況下工作；與齒輪傳動相比，兩軸中心距較大，制造與安裝精度要求較低，成本低廉。鏈傳動運轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比和瞬時鏈速，所以傳動平穩(wěn)性較差，工作時有噪音且鏈速不宜過高。適用于中心距較大，要求平均傳動比準(zhǔn)確的場合。傳動鏈傳遞的功率一般在100kW以下，最大傳動比，鏈速不超過15m/s。
金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備主要包括同步帶傳動裝置，同步帶輸送裝置，鏈傳動裝置等。其布局示意圖如下圖所示。
圖2-2 金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備傳動裝置布局示意圖
2.4金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備機架設(shè)計方案
機架是各種機械地基本部件，它主要起支承作用，機械的其他部件一般固定在機架上，有些部件是在機架的導(dǎo)軌面上運動。機架起基準(zhǔn)作用，以保證各部件間正確的相對位置，并且使整個機器組成一個整體。在其他部件及工件本身的重量與工作過程中的載荷（包括各種沖擊力）作用下，機架要有足夠的強度，而且變形部超過允許值。此外還應(yīng)考慮機架的動剛度，阻尼，熱變形性，尺寸穩(wěn)定性，疲勞強度等。對于移動式機器的機架則要求重量輕；對于在寒冷、酷熱、潮濕等環(huán)境下工作的機架分別要求耐高溫、耐低溫、抗銹燭等性能。機架采用45鋼型材焊接而成。結(jié)構(gòu)簡單，美觀大方，耐用牢靠。型材可以選用45鋼40X4OX2mm。
圖2-3 金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備機架設(shè)計示意圖
2.5金屬簽清洗消毒烘干設(shè)計方案
金屬簽清洗裝置示意圖如下圖2-6所示，在金屬簽排序輸送鏈的上方裝有清水噴管，在清水噴管及金屬簽輸送鏈的中間裝有清洗毛刷，清水噴管不停的噴水，毛刷不停的轉(zhuǎn)動，對金屬簽進(jìn)行洗刷。
圖2-4清洗裝置示意圖
采用超聲波方式進(jìn)行油污去除，并進(jìn)行金屬簽烘干，遠(yuǎn)紅外線消毒工作原理：遠(yuǎn)紅外線消毒是以遠(yuǎn)紅外線作為熱源產(chǎn)生的高溫進(jìn)行滅菌消毒的。遠(yuǎn)紅外線消毒方式是采用英電熱管產(chǎn)生120攝氏度以上高溫來消毒的。遠(yuǎn)紅外線是一種磁波，它以輻射方式向外傳播，熱效應(yīng)好，可達(dá)到120度左右的高溫，且特別易被生物體如各種病菌吸收。病菌吸收熱能超過它的承受極限，自然會被活活“熱”死。遠(yuǎn)紅外線的特點：這種消毒方式具有速度快、穿透力強的特點，日常生活中常用的餐具、茶具都可進(jìn)行高溫消毒。物體能充分吸收熱能，加熱效率高，能在短時間內(nèi)達(dá)到消費殺菌所需的120攝氏度高溫。該消毒原理在日常生活當(dāng)中，應(yīng)用較多，金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備中殺菌消毒裝置設(shè)計如下圖所示。
圖2-6 金屬簽超聲波清洗裝置設(shè)計示意圖
第3章 金屬簽洗漱機傳輸動力機構(gòu)設(shè)計的詳細(xì)計算
3.1電機的選型與計算
選型：
根據(jù)洗漱機的運行時的特點，在工作時我們只需要帶動同步輪就可以，假設(shè)放入金屬簽的總質(zhì)量為2.5kg。
m代表金屬簽總質(zhì)量（機械設(shè)計手冊表）
g代表重力加速度（機械設(shè)計手冊表）
u代表摩擦系數(shù)（機械設(shè)計手冊表）
同步輪半徑0.058m，所以摩擦力矩M為：
電機是帶動等尺寸帶輪直接帶動同步輪，所以我們預(yù)選電機的轉(zhuǎn)速n=1500，選擇蝸輪減速器的減速比為1：50，
所以速比是：
根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算電機的扭矩為：
電機功率為：
由可知，
由于考慮到電機理想功率和實際的要有一定的余量，所以可以選擇P=1.5kW電機。而y系列的三相異步電動機是低壓三相鼠籠型異步電動機的基本系列。一般情況下可以滿足國內(nèi)外需要，機座范圍為80-315，是全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的系列性的產(chǎn)品。
y系列電動機優(yōu)點很多：高效節(jié)能、性能好、噪聲低、可靠性高、維護(hù)方便、使用周期長、起動轉(zhuǎn)矩大。其安裝尺寸和功率是完全符合iec標(biāo)準(zhǔn)的。采用b級絕緣，機器外殼防護(hù)等級為ip44，冷卻方式是ic411。
y系列電動機一般選用80v額定電壓，0hz的額定頻率，3kw及以下是“y”接法，4kw及以上就是“δ”接法。y系列電動機在機械設(shè)備（農(nóng)業(yè)與食品機械、分機機床、攪拌機、以及空氣壓縮機）有著廣泛的應(yīng)用。Y系列(IP44)封閉式三相異步電動機，Y80M1-2（查詢機械設(shè)計手冊），電機的主要參數(shù)如下：
1.5kWw = 2830 r/min
0.75
1.5
3.2 傳送帶設(shè)計計算
設(shè)計與計算V帶
設(shè)計要求：機器加工能力為100公斤/小時功率：220伏，50Hz。設(shè)計輸出
以電廠設(shè)計為例：
代表工作傳遞的名義功率（kw）；
代表工作情況系數(shù)；
參考文獻(xiàn)[2]表6-6得知工作情況系數(shù)為=1.2
所以：
2.帶型的選擇
參照和，翻閱相關(guān)文獻(xiàn)[2]表6-12，最終確定選擇使用A型帶。
3.帶輪基準(zhǔn)直徑確定
參照文獻(xiàn)[2]表6-7推薦的最小基準(zhǔn)直徑，選擇使用主動帶輪直徑=150mm，因此從動帶輪直徑：
傳動比誤差Δ=1.8<5％故可以使用。
4.帶的速度的驗算
與要求相符合。
5. V帶得長度以及中心距的確定
中心距：
按照可以初步確定中心距
由于其設(shè)計的要求為結(jié)構(gòu)緊湊小巧，因此取㎜。然后計算基準(zhǔn)長度：
查閱相關(guān)文獻(xiàn)[2]可以確定選V帶基準(zhǔn)長度：=2760㎜。
計算出實際中心距：
6.計算小包角
7.確定V帶的根數(shù)
計算公式如下：
代表包角系數(shù)；
代表帶長修正系數(shù)。
由文獻(xiàn)[2]表6—3可以查取單根V帶所能傳遞功率為：kW。
計算功率增量
式中代表彎曲影響系數(shù)；
代表傳動比系數(shù)；
代表主動帶輪轉(zhuǎn)速（r/min）。
所以可以得到：
文獻(xiàn)[2]表6-8查得=0.90，由表6-5查得=0.98
故帶的根數(shù)為
合理取3。
計算初拉力
查詢文獻(xiàn)[2]表6—1得㎏。
所以計算初拉力：
作用在軸上的壓力
3.3 帶預(yù)緊力的設(shè)計計算
計算單根V帶預(yù)緊力
=
M代表V帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查B1表8－1－24，可以取0.1k/gm
計算作用在軸上的力
代表考慮到新帶初預(yù)緊力大約是正常預(yù)緊力的1.5倍
帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
帶輪既要保持足夠的強度，又要讓結(jié)構(gòu)的工藝性好，質(zhì)量分布還要均勻，重量要合理，還要避免鑄造產(chǎn)生的應(yīng)力過大。
輪槽的工作表面要保證光滑（表面粗糙度）減輕帶的磨損。
3.4主軸的設(shè)計
1）軸的常用材料
軸的材料有很多種類，然后選擇材料和熱處理，對強度和耐磨性和剛度的要求進(jìn)行了分析。碳和合金鋼，所用材料。軸的價格相對較低，而且應(yīng)力集中敏感性小，通常采用鋼制成，最常見的是45，如果不重要或應(yīng)力一小時可Q235鋼。
相比碳素鋼合金鋼機械強度更，應(yīng)力集中的熱性能較好，但更大的力量和軸，相對敏感，但降低了重量和軸的尺寸，或在高溫、腐蝕等工況，或雜志耐磨軸可選用合金鋼。在溫度低于200攝氏度的合金鋼和鋼中，在彈性模量的條件下，所以如果你對合金鋼進(jìn)行改性而不是鋼，對軸的剛度不是很好的影響．
適合復(fù)雜軸的生產(chǎn)（如曲軸、凸輪軸、等）球墨鑄鐵和鑄鐵，高強度鑄鐵，雖然良好的振動和磨損，哦，但應(yīng)力集中不敏感，但對質(zhì)量的控制是不容易的。
軸的直徑可以選擇小的圓形運行為大直徑或直徑，較大的變化，階梯軸為軸往往復(fù)雜的形式，鑄造方法。
軸的強度（特別是由于熱處理的疲勞強度和耐磨性）可以顯著改善，所以，在與適當(dāng)?shù)臒崽幚項l件下工作后。
2）在設(shè)計軸的過程中需要解決的主要問題
設(shè)計中需要解決的兩個主要問題是：設(shè)計和計算的工作能力。
合理的軸結(jié)構(gòu)按形狀、尺寸、需要根據(jù)上述零件安裝，以及制造工藝等方面要求。硬度、強度和穩(wěn)定性的振動計算可以計算以確保工作能力，與工作能力和可靠性足夠，防止開裂和減少軸的變形計算所需的，為了避免對機床主軸的變形具有很高的存儲要求的錢，繞軸高速；同時計算必須小心，以免出現(xiàn)共振的情況。
在設(shè)計過程中，首先對軸類零件進(jìn)行裝配，并根據(jù)裝配和制造要求，對結(jié)構(gòu)形式、尺寸和強度進(jìn)行缺陷檢查，必要時進(jìn)行穩(wěn)定性計算或者是剛度的計算。
3）軸的參數(shù)設(shè)計
（1）軸的最小直徑的計算
主軸的主要受力是旋轉(zhuǎn)扭矩
實心圓軸軸徑的計算公式為：
（3-2）
式中
——安全系數(shù)，工作條件和負(fù)載因素，確定與軸的安全系數(shù)1.1
——鍵槽的影響，取1.05
——45的設(shè)計系數(shù)，取115
——軸所傳遞的功率，kw
——軸的轉(zhuǎn)速，r/min
根據(jù)以上的計算過程，我們可以得出，軸的傳遞功率=33.79kw，
軸的轉(zhuǎn)速為 =60 r/min
取主軸的最小直徑為，d = 109.68mm
4）軸的校核
1）.作用力的計算
反作用力，作用力的計算公式為；
式中：——投影的上的面積，
——抗拉強度，
——有效系數(shù)
∵由《材料手冊》得，抗壓強度
，=19.7
=
由《機械手冊》查得，45號鋼抗壓強度：
= 600 MPa
由于有效系數(shù) 的范圍為：
取 =0.48
=600MPa
2）重量的計算
主軸承受的主要負(fù)荷物的質(zhì)量計算如下：
已知：
（1）鑄鋼的密度為，7.8
（2）直徑為 500 mm（去除襯板），襯板的厚度為 40 mm．
D=500+80=580mm
d=500-80=420mm
主軸承受的主要負(fù)荷物的質(zhì)量為：
=1.22t
3）主軸的強度校核計算
第一步計算結(jié)構(gòu)圖（在樹的軸的方向上，例如，確定支點的位置，寬度的階段，水平的意義的研究，以找到水平的基礎(chǔ)。根據(jù)軸的流程圖計算出耦合軸的時間圖，根據(jù)樹的風(fēng)險區(qū)間確定一個彎矩。
圖3-10 軸的計算簡圖
（1）主軸的豎直面的受載分析
AB段的的質(zhì)量是 0.4 t，
AB段的載荷為 4000 N
又AC、BD段裝配的載荷約為 1250 N
整個軸上的均布載荷 q = 13.5 N/mm
截面的慣性矩：
彈性模量：
A、B兩端的支反力 、：
A、B兩端的彎矩 、：
最大彎矩 ：
C、D兩端的饒度 、：
最大繞度 ：
C、D兩端的轉(zhuǎn)角 、：
A、B兩端的轉(zhuǎn)角 、：
取
（2）.主軸的水平面受載分析
主軸的水平面主要是由球的反應(yīng)， F = 765.07 N
長度， l = 1100 mm
的載荷密度為， q = 1 N/mm
A、B兩端的支反力、為：
最大彎矩 為：
最大繞度 為：
A、B兩端的轉(zhuǎn)角 、為：
取
參照軸的彎矩，計算軸的當(dāng)量彎矩，
軸受到的合成彎矩 為：
扭矩 為：
當(dāng)量彎矩 為：
——考慮軸截面彎矩和扭矩引起的應(yīng)力循環(huán)特性。對于軸的變化，考慮到啟動、停止和操作對剪應(yīng)力均勻性的影響，通常是在應(yīng)力作用下，對于雙向旋轉(zhuǎn)軸，在應(yīng)力作用下，剪應(yīng)力比軸對稱系數(shù)大。如果剪切應(yīng)力為脈沖。取值為0.6．
參照算出的彎扭合成強度條件來校核計算：
軸的強度符合要求
4）GMA推力油膜軸承試驗機主軸的剛度校核計算
軸的彎矩扭矩被扭曲的彈性變形扭曲。如果超過允許的限度，會對零件產(chǎn)生影響。例如，設(shè)備的軸大撓度可以導(dǎo)致設(shè)備負(fù)荷，使用壽命和齒輪，軸承和內(nèi)部和外部較大的相對平衡，不均勻磨損和過熱。主軸扭轉(zhuǎn)扭矩過大，工件精度和粗糙度。因此，對于彈性剛度要求，彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度計算后的彈性變形，對軸線的控制不超過軸的允許值。提高軸的剛度較大的力部附近），軸應(yīng)考慮，而在中間減小軸較大長度的支持。
軸的合成撓度 為：
軸的許用撓度
符合 的條件
轉(zhuǎn)角符合
軸的剛度也符合要求．
（7）鍵的強度校核：
一個關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)件的貸款類型的選擇與混凝土結(jié)構(gòu)的要求和工作條件，最后由連接軸的直徑標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的外形尺寸檢查和選擇關(guān)鍵。債券的長度比短的期限，并按照債券標(biāo)準(zhǔn)，那么強度的連接。
如果與45鋼見粘結(jié)，破壞失效，通常只能用長度L軸的強度）。鍵的直徑D在他們的工作：
N/mm
式中
k——鍵與輪轂的接觸高度，mm，k=h/2，h為鍵高
l——鍵的工作長度，mm，A型：l=L-b，B型l=L ，C型l=L-b/2，b為鍵寬
——許用擠壓應(yīng)力，N/mm
σ
表4-1為鋼和鑄鐵軸連接許用擠壓應(yīng)力的
表4-1 軸連接的許用擠壓應(yīng)力 N/mm
輪轂
材料
載荷性質(zhì)
靜載荷
輕微沖擊
沖擊載荷
鋼
120～150
100～120
60～90
鑄鐵
70～80
50～60
30～45
鍵的材料為鋼
鍵是合格的
（8）軸承的壽命計算：
如果滾動軸承是在負(fù)載和關(guān)系曲線。常數(shù)曲線方程為=常數(shù)，當(dāng)L=1（r）時，P=C．因=1，故得：
L=（C/P）（r） (3-3)
式中：
P——當(dāng)量動載荷，N；
L——軸承的額定壽命，r；
——壽命的參數(shù)，針對軸承，=3；針對滾子軸承，=10/3
在實際計算的過程中，一般較常用小時來表示壽命．因L=60nL，因此計算可得：
L= h (3-4)
公式中 n——軸承內(nèi)外圈的相對轉(zhuǎn)速，r/min．
如果已知負(fù)載P和轉(zhuǎn)動速度n，預(yù)期壽命L ，并且已確定，所需的軸承應(yīng)具有額定動態(tài)負(fù)載，
N (3-5)
當(dāng)軸承溫度影響時要考慮的是軸承使用壽命的影響。所以引入一個參數(shù)：溫度系數(shù)，載荷系數(shù)．
查表得，2.0，
所以壽命計算公式可寫成
L= h (3-6)
符合要求．
3.5軸承的校核
軸承的預(yù)期計算壽命
（1）求兩個軸承受到的徑向載荷
由軸的校核過程可知
所以
（2）計算軸承的軸向力
查閱文獻(xiàn)[13]表2-3-18可得GB297-84型號軸承
所以
（3）求軸承的動載荷
查文獻(xiàn)[12]表13-5得
對軸承1
對軸承2
通過查閱文獻(xiàn)[12]表13-6得到?jīng)_擊載荷因數(shù)
（四）計算軸承的壽命
式（3-7）
所以 式（3-8）
所以軸承滿足壽命要求．
第4章 金屬簽清洗消毒烘干排序設(shè)備的主要傳動零部件設(shè)計計算
4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸是組成機器的主要零件之一，軸的設(shè)計和其他零件的設(shè)計相似，包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面。工作能力計算指軸的強度、剛度、和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力取決于軸的強度。
在機械設(shè)計中,經(jīng)常會遇到軸類零件的設(shè)計。軸是旋轉(zhuǎn)零件中必不可少的部件,也是容易損壞或產(chǎn)生振動、彎扭變形的部件。軸的設(shè)計將影響到軸上各個零件的配合、傳動和運轉(zhuǎn),從而影響整個機構(gòu)的工作情況。特別是在高速旋轉(zhuǎn)機械中,軸類零件的設(shè)計顯得更加重要。
由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素很多,且結(jié)構(gòu)形式又要隨具體情況不同而異,所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計時,必須針對不同情況進(jìn)行具體分析。但是,不論何種具體條件,軸在結(jié)構(gòu)上都應(yīng)滿足:軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工藝位置;軸上零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整;軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。
4.2軸的強度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速的校核
軸的強度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速可以采用傳統(tǒng)的計算方法進(jìn)行校核,憑工程技術(shù)人員的經(jīng)驗進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改,通過校核結(jié)果來校正設(shè)計,重復(fù)多次計算,費時費力。還可以采用工程上廣泛應(yīng)用的CAE 軟件———ANSYS 來對軸進(jìn)行強度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速的校核,即利用建立的有限元模型來進(jìn)行校核,可以大大縮短軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的周期,從而減少設(shè)計成本,并有利于多種型產(chǎn)品的開發(fā)。
傳動軸的功率P1、轉(zhuǎn)速n1、轉(zhuǎn)矩T1
PⅢ=0.528kw
nⅢ=1200r/min
TⅢ=3.502N·m
2估算軸的最小直徑
由《機械設(shè)計》第八版P370表15-3，取A 0 =110，
由于需要考慮軸上的鍵槽放大,
∴d0 =15.37mm
4.3 軸的設(shè)計原理
1 傳動軸的結(jié)構(gòu)圖
圖4-1
每段設(shè)置退刀槽，由左至右為：
(1)12段應(yīng)用圓螺母定位，可承受較大的軸向力，但是軸上螺紋處會有較大的應(yīng)力集中，會降低軸的疲勞強度，故一般用于固定軸端的零件，有雙頭螺母和圓螺母與止動墊圈兩種形式，當(dāng)軸上兩零件間距較大不宜使用套筒定位時，也常采用螺母定位。選取此處的長度為L12=15mm，可變化。
（2）23段此處安裝小帶輪，考慮到小帶輪的內(nèi)徑和強度的需求，考慮齒輪軸向定位，LVI-VII略小于齒寬，齒輪右端用套筒定位。套筒定位的結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不需要開槽、鉆孔和切制螺紋，因而不會影響到軸的疲勞強度，一般用于軸上兩個零件之間的定位。如果兩零件的間距較大時，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料用量。因套筒與軸的配合較松，如軸的轉(zhuǎn)速較高時，也不宜采用套筒定位。
取d23=32mm,L23=70mm。
（3）34段為安裝軸承段，左端采用非定位軸肩，右端采用定位軸肩，有所選擇軸承的內(nèi)徑和強度的要求，可得?:
(4)45段處安裝有一處軸承端蓋，用螺釘或榫（sun）槽與箱體連接而使?jié)L動軸承的外圈得到軸向定位。一般情況下，整軸的軸向定位也常利用軸承端蓋來實現(xiàn)。
D=45mm，長度L=32mm。
（5）56段為定位軸肩，L=8mm,D=68mm,此處的圓角半徑為5mm。
4.4 傳動軸的強度校核
(1).作用在傳動軸上的力
法向力為，
周向力為：
分析傳動軸的受力來計算它的強度
計算軸上的載荷
載荷分析圖
圖 4-4
垂直面
由對左端軸承的彎矩為0，可得ΣM=0,
可得，F(xiàn)nv2=3047.8N，方向與圖示方向相反。
Fnv1=12.2N,方向與圖示方向相反。
Mv1=1060×68.5=72.61NXm
Mv2=1060×118.5—12.2×50=125 NXm
載荷分析圖水平垂直面由裝配圖俯視受力視角決定
水平面
∑Mh1=0可得
Fnh1=158.75N,方向與圖示方向相同。
Fnh2=285.75N，方向與圖示方向相反。
所以可以得到水平方向的彎矩為：
Mh2=158.75×0.05=7.94 NXm.
總彎矩
從軸的結(jié)構(gòu)以及扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面，現(xiàn)將計算出的截面C處的MH、M V、M V及M的值例于下表：
表9
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
FNH1=12.2N
FNH2=304.80N
FNV1=158.75N
FNV2=285.75N
彎矩M
Mv1=72.61NXm
Mv2=125 NXm
MV =7.94 NXm.
總彎矩
扭矩T
T=N·m
進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。
由《機械設(shè)計》課本P362 表（15-1），得：
軸的抗彎截面系數(shù)W的取值方法：
W=π/32=3.14×=4207mm
由《機械設(shè)計》課本P374 式（15-5），取，軸的計算應(yīng)力為：
經(jīng)校核，此軸的設(shè)計符合強度的要求。
4.5滾動軸承的選擇及計算
滾動軸承（rollingbearing）是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件。滾動軸承一般由外圈，內(nèi)圈，滾動體和保持架組成。內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。
選擇軸承的型號為深溝球軸承6005
根據(jù)載荷分析，徑向載荷與軸向載荷同時存在，所以前軸承選用3個深溝球軸承，前面兩個大口向外，后面一個大口向里布置，形成背靠背組合形式。主軸的后支承采用2個深溝球軸承背靠背布置。前后軸承的精度均取級[12]。
（1）軸承支反力
主軸最大輸出扭矩
(N) （6-4）
床身最大加工工件直徑為320mm。半徑R=m
(N) （6-5）
=0.5(N) （6-6）
總切削力
(N) （6-7）
前后支反力分別為：
(N) （6-8）
(N) （6-9）
（2）確定軸承的型號及基本參數(shù)
我國生產(chǎn)的深溝球軸承有3種：根據(jù)軸徑查表7-2-52[13]可選軸承有9種，初步確定前軸承型號為6005，后支承軸承型號6005。
基本額定動載荷計算校核
（1）前支承
由表7-2-49查得當(dāng)量動載荷計算公式
（6-10）
（N）
基本額定動載荷
（6-11）
式中 ——為壽命系數(shù)
——為速度因數(shù)
——為力矩載荷因數(shù)
——為沖擊載荷因數(shù)
——為溫度因數(shù)
查表7-2-4[13]到表7-2-7[13]得
。則：
(N)
由于前支承是由三個深溝球軸承背靠背布置，則:i=3
(N) （6-12）
滿足設(shè)計要求。
(2)后支承
由表11.4[9]查得當(dāng)量動載計算公式
Pr=Fr+0.92RB(N) （6-13）
基本額定動載荷
(N)
由于后支承是由兩個深溝球軸承支承。則：
(N)
滿足設(shè)計要求。
結(jié)論
大學(xué)短暫時期在這里匆匆要走向末端，然這對我的僅僅是人生其中的一個里程碑，新的旅途已然在前方向我揮手。大學(xué)期間的學(xué)識歷程都有著老師長輩、朋友以及親人的鼓勵，旅途雖然艱辛但也會收貨許多許多，于論文即將劃上一個完美的句號時，又開始對這完美猶豫，此時五味陳雜。 我會仰慕許多名人，但是我卻急迫想要把我心中無限仰慕送給一個普普通通的人，那就是我的師長。我也許在你眼中并不出類拔萃，但是你在我心中卻又重要的地位。您教學(xué)負(fù)責(zé)，您的思想和博學(xué)都無時無刻不在影響這我，讓我有了一個上升的積極態(tài)度。您能夠讓我受到了創(chuàng)新的思維觀念的影響，創(chuàng)建了偉大的學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，明白了最基礎(chǔ)的考量方式，由課題題目的斷定至論文寫作的學(xué)習(xí),通過您耐性的解說,進(jìn)而通過考量后的心領(lǐng)神會,往往使我豁然開朗。
這次的課題設(shè)計就要完了，六月畢業(yè)季里，是有很多的內(nèi)心感觸。我進(jìn)行死板的學(xué)習(xí)知識，其實在實際的運用中行就是一 片空白。這次的課題畢業(yè)設(shè)計讓我明白，實際做要比說起來難的多。 回頭看看畢業(yè)設(shè)計的整個過程，我感覺到這個過程是非常困難的，好的是，還是取得了一定的成效。第一我需要感謝我的 指導(dǎo)老師，在畢業(yè)的課題設(shè)計當(dāng)中，我會遇到許多許多的困難，在遇到困難后，我想到的第一個辦法就是找我的指導(dǎo)老師，讓指導(dǎo)老師給我建議，讓我可以解決我所遇到的問題。 由這次的課題畢業(yè)設(shè)計，我也是很清楚的明白了自己的不足和自己需要改正的地方，只有理論知識的學(xué)習(xí)，才能夠發(fā)現(xiàn)自 己的知識缺乏的程度，其實我們都懂得一個道理就是在理論跟實際之間是由很大的差距。這次課題設(shè)計相比較對我而言是一次 很好的檢驗也是一次很好的開始。有了很系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，是擁有很完整的知識架構(gòu)，這次的課題畢業(yè)設(shè)計并不是結(jié)束，在我看來 就是一個很好的開始。以后的我需要獨立的進(jìn)行項目的設(shè)計，面對未來，就要我自己能夠更好的運用我自己所學(xué)的知識。 最后，希望各位老師能給我的課題畢業(yè)設(shè)計能夠提出更多的建議跟指導(dǎo)，讓我能更好的運用自己的專業(yè)知識。
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